DE69432188T2

DE69432188T2 - Synthetisches Viskoseelastisches Material für physiologische Anwendungen wie für Ophtalmologische Anwendungen

Info

Publication number: DE69432188T2
Application number: DE69432188T
Authority: DE
Inventors: Bradford C. Henderson Webb
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Alcon Inc
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2014-04-07
Also published as: CA2161774C; ES2192560T3; ATE233083T1; AU6700894A; RU2145882C1; WO1994025004A1; AU681146B2; CA2161774A1; USRE42243E1; EP0732913A1; EP0732913B1; DK0732913T3; US5422376A; HK1019005A1; DE69432188D1; JP2976350B2; JPH09507469A; KR100246016B1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein viskoelastisches Material für die Verwendung im Rahmen medizinischer Verfahren, insbesondere für die Einführung in das Auge während ophthalmischer, chirurgischer Verfahren, um die Form des Auges zu erhalten und um empfindliches Gewebe zu schützen, das die inneren Wände des Auges ausfüllt.
Katarakte in menschlichen Augen, eine Eintrübung der Linsen, die das Sehvermögen schwer beeinträchtigt und zur Erblindung eines Individuums führen kann, wurden seit Jahrhunderten durch chirurgische Eingriffe entfernt. Eine der frühesten Techniken, bekannt als Reklination, verwendete einen langen Dorn, um die trübe Linse zu entfernen. Eine sichere und wirksame Katarakt-Entfernung mit anschließender Implantation einer künstlichen Linse wurde jedoch lediglich seit den frühen 1970er Jahren praktiziert. Davor musste der Patient gewöhnlich dicke Gläser tragen in einem Versuch, um mindestens einen gewissen akzeptablen Sehgrad herbeizuführen, nachdem die trübe Linse entfernt wurde. Die Katarakt-Entfernung und die Implantation künstlicher Linsen wird nunmehr in den Vereinigten Staaten pro Jahr an über einer Million Patienten durchgeführt.
Eines der Risiken der Katarakt-Entfernung und des Linsen-Implantationsverfahrens beruht auf der Tatsache, dass die inwendige Zellschicht der Hornhaut (corneal endothelium) wie auch andere interne Gewebe sehr empfindlich gegenüber einem Abrieb oder eines versehentlichen Kontaktes sind. Insbesondere kann eine Beschädigung oder Entfernung der Zellen der Hornhaut die Hornhaut-Physiologie gefährden und kann zu einem Hornhaut-Ödem führen, zu einer Eintrübung und gegebenenfalls zu einem vollständigen Verlust der Hornhaut.
Als Folge hiervon wurden große Anstrengungen unternommen, um das Hornhaut-Endothel während der Katarakt-Chirurgie zu schützen. Insbesondere wurden verschiedene unterschiedliche Materialien in den vorderen Bereich des Auges injiziert, einschließlich einer ausgewogenen Salzlösung, eine Luftpille (beide von begrenzter Verwendbarkeit, da sie leicht von dem Auge verteilt werden) und viskoelastische Materialien. Zu den viskoelastischen Materialien, hergestellt aus verschiedenen, natürlich vorkommenden Substanzen oder im Laboratorium synthetisiert, gehören Natriumhyaluronat, Chondroitinsulfat und Kombinationen hiervon, cellulosische Materialien und Polymere auf Basis von Acrylamid. Während viskoelastische Materialien im Auge verbleiben und einen besseren Schutz des Augengewebes bieten, weist ein jedes der bisher verwendeten, viskoelastischen Materialien Nachteile auf, wozu gehören: allergische Reaktionen, neurotoxische Verunreinigungen, eine unzulängliche Viskosität oder Viskoelastizität, nichtakzeptable Mengen an teilchenförmigen Materialien, Gele oder sperrige Polymerketten, die in das Trabekelnetzwerk eindringen und verstopfen und einen übermäßigen intraokularen Druck im Auge bewirken, Veränderungen in den Eigenschaften von Ansatz zu Ansatz aufgrund der Verschiedenartigkeit der natürlich vorkommenden Rohmaterialien und übermäßige Kosten. Diese Materialien erfordern ferner ganz allgemein, dass sie von dem Auge bewässert werden, da sie zu einem erhöhten Augendruck führen. Ferner erfordern Materialien auf Basis von Hyaluronsäure eine Aufbewahrung im Kühlschrank und sie können eine nur beschränkte Lebensdauer aufweisen.
Die Verwendung von Hydroxypropylmethylcellulose-Lösungen des Standes der Technik im Rahmen von tierischen Toxizitätsstudien hat gezeigt, dass diese Materialien im allgemeinen nicht-toxisch sind bei sowohl lokaler wie auch systemischer Anwendung, wenn sie in verschiedene tierische Systeme eingeführt oder injiziert werden. Ferner haben verschiedene HPMC-Formulierungen des Standes der Technik bei intraokularer Anwendung gezeigt, dass sie gegenüber Endothelzellen nicht-toxisch sind und zu lediglich minimalen und vorrübergehenden intraokularen Druckerhöhungen führen und das Auge schnell wieder klar werden lassen.
Die Dow Chemical Company hat die Toxikologie und das metabolische Schicksal von HPMC-Polymeren extensiv untersucht, um die Verwendung ihres HPMC-Produktes mit dem Warenzeichen Methocel zu stützen. Diese Studien haben gezeigt, dass das Polymer nicht-pyrogenisch ist, nicht-immunogenisch, nichtcytotoxisch, nicht-toxisch im Falle ausgedehnter, metabolischer Tierstudien, nichtmetabolisiert wird und nach einer Aufnahme rasch eliminiert wird. Die Majorität dieser Berichte befasst sich mit der Toleranz von tierischen Systemen gegenüber HPMC im Falle von Fütterungsstudien. Eine erneute Prüfung der Daten der toxikologischen Studien offenbart jedoch, dass intradermale und vaskulare Injektionen von HPMC-Polymeren im Falle von Mäusen und Ratten keinen Beweis für eine Toxizität, Teratogenizität oder andere negative, metabolische Effekte zeigen. Im Hinblick auf diese Berichte wurde geschlossen, dass HPMC-Polymere den normalen tierischen Metabolismus nicht stören, selbst nicht metabolisiert werden und von dem Blutstrom in den Nieren gefiltert werden und ohne negative Effekte von den untersuchten tierischen Systemen ausgeschieden werden. In Bestätigung dieser Studien wurde für das HPMC-Warenzeichen Methocel der Firma Dow Chemical Company die Drug Master File Nr. 76 von der Food and Drug Administration herausgegeben.
Robert u.A. haben Beweismittel für das Fehlen einer systemischen Toxizität von intraokularen Injektionen von 2%-igen HPMC-Lösungen in Kaninchenaugen vorgelegt (Robert, Y., Gloor, B., Wachsmuth, E. D., Herbst, M., "Die Überprüfung der Verträglichkeit von intraokularen, injizierter Hydroxypropylmethylcellulose im Tierversuch", Klin. Monatsbl. Augenheilkd., 192 : 337–339, 1988). Diese Forscher injizierten aliquote Teile einer 2%-igen HPMC-Lösung in vordere Augenkammern von Kaninchen und in hintere Augenkammern von Kaninchen und verfolgten den Verlauf von intraokularen und systemischen Veränderungen über einen Zeitraum von 12 Tagen. Sie fanden keine intraokularen Veränderungen und auch keine systemischen Veränderungen. Diese Ergebnisse zeigen eindeutig, dass das HPMC-Polymer gegenüber tierischen Augen nicht-toxisch ist und systemisch nichttoxisch für Kaninchen ist.
Die vorliegenden Beweismittel in der Literatur zeigen, das HPMC von Säugetier-Systemen nicht metabolisiert wird, nicht-toxisch bei oraler, intradermaler, intraokularer und vaskularer Einführung ist und sicher aus den Systemen über eine Ausscheidung im Urin ausgeschieden wird. Somit kann aus diesen Berichten geschlossen werden, dass HPMC-Lösungen bezüglich einer intraokularen und systemischen Verwendung bei Menschen sicher sind.
HPMC-Lösungen wurden als intraokulare, viskoelastische, chirurgische Flüssigkeiten seit mehreren Jahren in Europa, den USA und woanders verwendet. Die Literaturberichte bezüglich der klinischen Verwendung von HPMC-Lösungen zeigen eine allgemeine Übereinstimmung, dass diese Polymeren sicher sind und wirksam bei Verwendung als ophthalmische, viskoelastische, chirurgische Flüssigkeiten, dass sie leicht zu verwenden sind und nicht zu entzündlichen Reaktionen führen oder zu einem postoperativen übermäßigen, intraokularen Druck, und dass sie sich lediglich geringfügig Hyaluronsäureprodukten äquivalent verhalten bezüglich der Fähigkeit, die Kammer zu erhalten und das Endothelium während der Katarakt-Chirurgie zu schützen.
Die Verwendung von HPMC-Lösungen für die intraokulare Chirurgie wurde jedoch von Rosen kritisiert. (Rosen, E. S., Gregory, R. P. F., Barnett, F., "Is 2% hydroxypropyl methylcellulose a safe solution for intraoperative clinical applications?", J. Cataract and Refractive Surgery, 12 : 679 (1986); Rosen, E. S., "The use of hydroxypropyl methylcellulose in extracapsular cataract extraction with intraocular lens implantation, " Am. J. Ophthalmology; 103 : 727 (1987)). Rasen gründet seine Kritik auf die mikroskopische Untersuchung von HPMC-Präparaten, die in Europa von Krankenhaus-Pharmazien erzeugt wurden: Rosen berichtet, dass beträchtliche Mengen an Spaltprodukten und teilchenförmigen Stoffen in diesen und anderen kommerziellen Präparaten gefunden werden, die zu Problemen während der chirurgischen Verwendung führen können. Weiterhin gibt Rosen an, dass gegenwärtige Versuche, HPMC zu filtrieren, unwirksam geblieben sind und "es unmöglich erscheint, HPMC-Lösungen für die klinische Verwendung ohne einen Grad an teilchenförmigen, vegetabilischen Material herzustellen." Jedoch berichten Momose u.A., dass Zählungen von teilchenförmigem Material durch automatisierte Laser-Teilchenzähler ergaben, dass 2%-ige Methylcellulosepräparate, hergestellt in seinem Institut, tatsächlich weniger große Teilchen aufwiesen als im Handel erhältliche Hyaluronsäurpräparate. (Momose, A., Baba, T., Kasahara, A., "Particles in Viscosurgical Materials", Journal of the Eye, 5: 314 (1988)).
Fernandez-Vigo u.A. berichten im Jahre 1989, dass die Clearence-Halbwertszeit von verschiedenen Konzentrationen und Viskositäten von HPMC-Lösungen von Kaninchenaugen im Bereich von 3 bis 4 ½ Stunden lagen. (Fernandez-Vigo, J. F., Refojo, M. F., Jumblatt, M. "Elimination of hydroxypropyl methylcellulose from the anterior chamber of the rabbit", J. Cataract Refractive Surgery, 15: 191 (1989)). Ihre Untersuchungen umfassten die Einführung von großen Dosen von Lösungen von HPMC eines relativ niedrigen Molekulargewichtes (86 000 oder 120 000 Daltons) in Kaninchenaugen und die Prüfung des HPMC, das nach verschiedenen Zeitperioden zurückgeblieben war. Sie fanden, dass nach 24 Stunden keine feststellbaren Mengen an HPMC in den Proben einer wässrigen Flüssigkeit verblieben waren, die aus den Kaninchenaugen entfernt wurde. Sie schlossen, dass die HPMC-Clearance innerhalb von 24 Stunden abgeschlossen war. Die Autoren schlossen ferner, dass die Entfernung der HPMC aus dem Auge durch das normale Trabekelnetzwerk-Ausflusssystem erfolgte, und zwar ohne metabolischen Abbau innerhalb des Auges. In ihrem Bericht finden sich ferner keine Angaben über eine Schädigung von endothelialen Zellen, sondern lediglich Angaben über eine vorübergehende Erhöhung des intraokularen Drucks nach der Injektion von HPMC-Lösungen in das Auge und keine entzündlichen Reaktionen über einen längeren Zeitraum.
Jacobi u.A. berichteten, dass ihre Studien der intraokularen (Vorkammer und intravitrealen) Injektionen von HPMC-Lösungen in Kaninchen zu keinen entzündlichen Reaktionen führten, sondern lediglich einer vorrübergehenden Erhöhung des intraokularen Drucks und zu einer raschen Säuberung durch das Auge (Jacobi, K. W., Schott, K., Gloor, B., "Kongress der Deutschen Gesellschaft für lntraokularlinsen-Implantation, " Berlin, Springer-Verlag, 1987, Seiten 86–89). Sie schlossen, dass die HPMC von dem Auge durch den normalen Ausflussmechanismus entfernt wurde und in den Blutstrom gelangte.
Diese veröffentlichten Untersuchungen der raschen Entfernung von HPMC-Polymer aus dem Auge zeigen, dass dieses Polymer die normale wässrige Säuberung durch das Trabekelnetzwerk biochemisch nicht stört und lediglich zu einer vorrübergehenden intraokularen Druckerhöhung führt, und zwar allein aufgrund seines hohen Molekulargewichtes und der hohen Viskosität.
Jedoch enthalten diese Lösungen immer noch unnötig hohe Grade an teilchenförmiger Verunreinigung. Zusätzlich sind diese Lösungen des Standes der Technik aus HPMC-Materialien von niedrigem Molekulargewicht aufgebaut, weshalb um die gewünschte Viskosität zu erzielen höhere Konzentrationen an HPMC verwendet werden müssen, wodurch die Möglichkeit erhöht wird, dass ein höherer Prozentsatz an Verunreinigungen eingeführt wird. Da ferner die Polymeren ein geringeres Molekulargewicht haben, kann es sein, dass die Lösungen keine geeignete Viskoelastizität aufweisen. Die ophthalmischen HPMC-Lösungen des Standes der Technik hatten Viskositäten von etwa 4 000 bis 5 000 cps bei 25°C, da sie aus Materialien eines geringeren Molekulargewichtes hergestellt wurden. Als Folge hiervon waren diese Materialien ferner nicht sehr viskoelastisch. Zusätzlich enthielten sie hohe Grade an teilchenförmigem Material. Als Folge hiervon konnten sie nicht durch ein 0,5 μm Filter filtriert werden, da die Filterporen unmittelbar verstopft wurden, wenn das Material den Filter passierte. Ein weiteres Problem der HPMC-Lösungen des Standes der Technik bestand darin, dass sie eine Tendenz hatten, zu dehydratisieren, wenn sie in einem Autoklaven bei Temperaturen über 100°C behandelt wurden, was zu großen amorphen Aggregaten führte. Die meisten dieser Aggregate werden bei einer Abkühlung rehydratisiert, doch bleibt ein beträchtlicher Anteil permanent unlöslich. Autoklavenbehandlungen und Abkühlungsverfahren nach der Autoklaven-behandlung führten ferner zur Freisetzung und zur Suspension von Gasbläschen in den anfallenden Gelen und die Zusammensetzungen hatten keine gleichförmige Viskositätsverteilung, wobei die viskoseren Materialien von höherem Molekulargewicht die Tendenz haben, sich am untersten Punkt im Behälter abzusetzen.
Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einem wenig kostspieligen, stabilen Material von hoher Viskosität für die Verwendung im Rahmen von okularen, chirurgischen Verfahren, das nicht-toxisch ist und allergiefrei ist sowie frei von teilchenförmigem Material oder von Gelen, die zu einer Erhöhung des intraokularen Druckes führen können. Insbesondere besteht ein Bedürfnis nach einer hoch-viskosen HPMC-Lösung von niedriger Konzentration, die hergestellt wird aus einem Material eines hohen Molekulargewichtes, das praktisch frei von schädlichem, teilchenförmigem Material ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieses Bedürfnis wird durch die vorliegende Erfindung erfüllt, die sich bezieht auf . ein viskoelastisches Material, das zusammengesetzt ist aus Hydroxypropylmethylcellulose in einer wässrigen, physiologischen Lösung, und ein Verfahren zur Herstellung der Lösung. Die Lösung enthält ferner Salze von Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, deren Konzentrationen derart ausgewählt sind, dass die Formulierung eine Osmolalität aufweist, die geringfügig größer ist als die wässrige Lösung des menschlichen Auges, wobei die Lösung eine Calciumkonzentration aufweist, die praktisch identisch ist mit der wässrigen Lösung des menschlichen Auges und einen pH-Wert aufweist, der sich dem physiologischen Wert nähert. Zusätzlich wird die Zusammensetzung gereinigt, um entzündliche Materialien zu entfernen und sie wird derart behandelt, dass das gewichtgemittelte Molekulargewicht größer als 375 000 ist, jedoch geringer als 420 000 und eine statische Viskosität von 25 000 bis 40 000 Centipoise bei 25°C aufweist, gemessen mittels eine Kapillarviskometers.
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser veranschaulicht durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche.
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung besteht aus einer viskosen, wässrigen Lösung einer Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) für die Verwendung im Rahmen okularer Anwendungen und sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung dieser besonderen Lösungen. Andere Komponenten der Lösungen mit den Merkmalen der Erfindung können bestehen aus NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl und Puffern auf Na-Basis, wie NaC₂H₃0₂ oder Na₃C₆HO₇. Die Konzentrationen der Komponenten der HPMC-Lösungen werden derart eingestellt, dass die Lösungen eine Osmolalität und einen pH-Wert haben, die der wässrigen Lösung im menschlichen Auge zugrunde liegen. Die Osmolalität der menschlichen wässrigen Augenlösung liegt bei etwa 305 mOsm/kg (± 25 mOsm/kg). Infolgedessen wurde die NaCl-Konzentration in der viskosen Lösung eingestellt auf etwa 325 mOsm/kg (± 25 mOsm/kg), um die Quellung der kornealen, endothelialen Zellen während der Anwendung im Auge zu minimieren. Der pH-Wert der wässrigen Lösung der menschlichen Augenkammer liegt bei etwa 7,4; der pH-Wert der HPMC-Lösung wurde auf einem End-pH-Wert von etwa 7,2 ± 0,2 eingestellt. Die Konzentration der anderen Salze und der Puffermittel wurde derart ausgewählt, dass sie ähnlich waren der Konzentration von im Handel erhältlichen, intraokularen Auswaschlösungen und viskoelastischen, chirurgischen Flüssigkeiten.
Bei der Formulierung der Lösungen der Erfindung bestand eines der Probleme in der Formation von Niederschlägen während der Verwendung, worüber im Falle einer im Handel erhältlichen Chondroitinsulfat/Natriumhyaluronatlösung berichtet wurde (Ullman, S., Lichtenstein, S. B., Haerlein, K., "Corneal Opacities Secondary to Viscoat", J. Cataract and Refractive Surgery, 12 : 489 (1986)). Dies wurde dadurch gelöst, dass die Calciumkonzentration auf ungefähr dem gleichen Niveau gehalten wurde wie in der menschlichen Augenkammerlösung und dadurch, dass die Verwendung von Phosphaten in den Pufferkomponenten vermieden wurde. Dies eliminiert die Möglichkeit der Formation von Ca₃(PO₄)₂. Untersuchungen in Kaninchenaugen haben die Abwesenheit von Niederschlägen bestätigt.
Von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von Lösungen mit den erfindungsgemäßen Merkmalen war die Möglichkeit des Auftretens von Entzündungen, die verursacht werden durch Spuren-Verunreinigungen in den Materialien oder durch das Vorhandensein von teilchenförmigen Verunreinigungen, insbesondere in der HPMC, die für die Erfindung kritisch ist. Demzufolge wurden ausgedehnte Anstrengungen unternommen, um die unerwünschten Spuren-Verunreinigungen zu eliminieren. Zusätzlich wurden mehrfache Filtrations- und Separationsverfahren angewandt, um HPMC-Materialien zu erzeugen, die ein enges bevorzugtes Molekulargewicht haben und um Veränderungen im Falle dieses bevorzugten Molekulargewichtes zu eliminieren, die sich aus einer Hochtemperatur-Sterilisation der Lösung ergeben können.
HPMC-Lösungen des Standes der Technik hatten Viskositäten von 4 000 bis 5 000 cps bei 25°C. Im Gegensatz hierzu können Viskositäten im Bereich von 15 000 bis 40 000 cps durch Verwendung einer Mischung von HPMC-Materialien mit einem hohen und einem niedrigen Molekulargewicht erzielt werden. Das Material mit dem höheren Molekulargewicht führt zu der weit verbesserten Viskoelastizität. Eine bevorzugte Mischung besteht aus einem Verhältnis von 2 : 1 von einem Material mit einem mittleren Molekulargewicht von 85 000 und einem Material mit einem mittleren Molekulargewicht von 220 000, wobei die Anfangs-Zusammensetzung etwa 3% HPMC enthält. Eine Behandlung, wie sie unten beschrieben wird, vermindert die Konzentration der Materialien mit niedrigem Molekulargewicht beträchtlich, so dass das mittlere Molekulargewicht der verbleibenden Materialbereiche bei 250 000 bis 420 000 liegt. Jedoch liegt der bevorzugte Bereich des mittleren Molekulargewichtes der HPMC, die in der Lösung verbleibt, bei 375 000 bis nicht größer als 420 000 Daltons und die bevorzugte Lösungsviskosität liegt bei 25 000 bis 40 000 Centipoise.
Ein bevorzugtes Ausgangsmaterial für die Herstellung der hoch-viskosen Lösungen, die frei sind von einer Toxizität und von teilchenförmigen Material gemäß der Erfindung sind HPMC-Polymere, die erhältlich sind von der Firma Dow Chemical Company unter dem Warenzeichen Methocel^®. Im Gegensatz zu den HPMC-Lösungen des Standes der Technik bestehen besonders bevorzugte Ausgangsmaterialien aus einer Mischung einer HPMC von niedrigem Molekulargewicht (Methocel E10M) und einem HPMC-Material von hohem Molekulargewicht (Methocel K100M), wobei die beiden Materialien anfangs in dem Verhältnis von 2 : 1 vermischt werden. Es wird berichtet, dass die zwei Materialien die folgenden Viskositäten aufweisen:
Methocel E10M: 2% Viskosität = 14 000 cps
Methocel K100M: 2% Viskosität = 100 900 cps.
Während die Anfangskonzentration der vereinigten HPMC-Materialien bei 3,0 liegt, wird die Konzentration der HPMC-Materialien nach Beendigung der Filtrations-Verfahren in der Lösung auf 2,0 bis 2,5 % reduziert.
Verfahrensstufen, die zu den besonderen Eigenschaften der Lösungen mit den erfindungsgemäßen Merkmalen führen, verlaufen wie folgt:
Entfernung von teilchenförmigen Verunreinigungen – Die bisherige Technik, die angewandt wurde, um HPMC-Lösungen zu filtrieren, bestand darin, dass die Lösung durch ein 0,5 μm Filter bei hohem Druck gedrückt wurde. Da jedoch ein beträchtlicher Anteil des Materials, das entfernt werden soll, von Natur aus gelatinös ist, formierte der Druck die Gele hauptsächlich um und drückte sie durch die Poren des Filters. Zusätzlich wurde bei sehr hohen Drucken das Filter verstopft und lediglich Salzlösungen wurde durch das Filter gedrückt. Es wurde gefunden, dass eine stark verbesserte Filtration erreicht werden kann durch Erhöhung der Temperatur der Lösung auf etwa 40–45°C, was zu einer beträchtlichen Verminderung der Viskosität führt, wodurch weniger Druck erforderlich wird. Zweitens wurde die Lösung durch eine Reihe von sukzessiven, kleineren Filtern geführt, so dass die größeren Gele und Teilchen entfernt werden konnten, bevor sie die kleinsten Filter erreichten. Zu einem geeigneten Filtrationsverfahren gehört das Hindurchleiten der Lösung mindestens zweimal durch eine Kaskade, bestehend aus einem 50 μm, 25 μm, 10 μm, 5 μm, 1 μm und einem 0,5 μm Filter, Dieses Verfahren eliminiert die Notwendigkeit der Anwendung eines übermäßigen Druckes während der Filtration und eliminiert praktisch sämtliches Material mit einer Größe von über 0,5 μm.
Die unten beschriebene Behandlung vermindert die Konzentration der Materialien von niedrigem Molekulargewicht beträchtlich.
Reinigung – Um sämtliches unerwünschtes Material von niedrigem Molekulargewicht zu entfernen, wird die trockene HPMC-Mischung unter konstantem Rühren in einer Salzlösung bei 60°C suspendiert, d. h. bei einer Temperatur, die geringer ist als die zur Herstellung der Lösungen in der Literatur empfohlene Temperatur von 100°C. Dies ermöglicht es, dass sich die Polymer-Kornporenstruktur der HPMC ausdehnt und dass sich die Materialien von geringerem Molekulargewicht solvatisieren. Wird die HPMC bei der höheren Temperatur solvatisiert, so wird das Material von niedrigerem Molekulargewicht in dem entstehenden Gel eingefangen und kann nicht leicht abgetrennt werden. Wenn das Material von niedrigem Molekulargewicht solvatisiert ist, kann die Temperatur der Zusammensetzung unter konstantem Rühren langsam auf etwa 100 °C erhöht werden. Das Rühren wird dann beendet und das Material von hohem Molekulargewicht wird auf dem Boden der Mischkammer absitzen gelassen. Nachdem das Absitzen beendet ist, wird die überstehende Flüssigkeit mit dem unerwünschten Material von niedrigem Molekulargewicht sorgfältig entfernt und verworfen. Das Verfahren wird mehrere Male wiederholt, wobei vier Male optimal zu sein scheinen. Dieses Verfahren entfernt die Verunreinigungen von niedrigem Molekulargewicht und die Pyrogene, die wiederum zu einer Endlösung mit einer höheren Viskosität führen.
Entfernung von Aggregaten, hervorgerufen durch Autoklavenbehandlung – Eine Zwischen-(midprocess) Autoklavenbehandlung und Filtrationsstufe werden durchgeführt, um Aggregate zu eliminieren, die nicht leicht rehydratisiert werden. Das Verfahren besteht aus einem Erhitzen der Zusammensetzung auf 1,15°C in einem Autoklaven unter Abkühlung unter starkem Rühren auf 95°C, um Aggregate aufzubrechen und um eine homogene Rehydratation zu gewährleisten in einer weiteren Abkühlung auf 40°C und in einer Filtration durch ein 1,0 μm Filter, um ungelöste HPMC-Aggregate zu entfernen. Dieses Verfahren eliminiert die Möglichkeit, der Aggregate-Bildung während der endgültigen Autoklavenbehandlungsstufe. Diese Stufe eliminiert ferner eine jegliche Biobelastung, so dass Aufbewahrungsprobleme der Lösung, verursacht durch eine bakterielle Verunreinigung, nicht auftreten.
Eliminierung von nicht-homogenen Viskositätsbereichen – Wird das Produkt nach der endgültigen Autoklavenbehandlung in der Spritze zu schnell abgekühlt, so neigt das viskosere Material dazu, sich auf dem Boden der Abgabespritze abzusetzen, was zu einer Schichtenbildung der Zusammensetzung führt. Lässt man im Gegensatz hierzu die mit Lösung gefüllt Spritze langsam abkühlen von 90°C auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von weniger als etwa 6°C pro Stunde, so wird ein sehr gleichförmiges Gel erzeugt.
Eliminierung einer Bläschenbildung – Gelöste Gase, die während der Behandlung freigesetzt werden, werden in der viskosen Lösung eingefangen. Werden sie nicht vor dem abschließenden Verpacken des Produktes entfernt, so enthält das fertige Produkt Gasbläschen, welche die Betrachtung der chirurgischen Stelle durch den Arzt während des ophthalmischen Verfahrens beeinträchtigen können.
BEISPIEL 1
1 ist eine Ablaufschema, das das Verfahren des Beispiels 1 darstellt, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung beschreibt.

a) 30 i einer Salzlösung wurden hergestellt durch Zugabe von 174 g NaCl, 22,5 KCl, 14,4 g CaCl₂ · 2H₂0, 9,0 g MgCl – 6N₂0, 117,0 g NaC₂H₃0₂ · 3H₂0 und 51,0 g Na₃C₆HO₇ – 2H₂O zu destilliertem Wasser, wobei der pH-Wert unter Verwendung von NaOH auf 8,70 eingestellt wurde.
b) Fünf (5) l der Salzlösung wurden dann auf 60 °C erhitzt und eine Mischung von 300 g Methocel E10M und 150 g Methocel K100M wurden in die Salzlösung, eingerührt und 20 Min. bei Temperatur gehalten. Die Zusammensetzung wurde dann unter Rühren auf 95°C erhitzt und bei dieser Temperatur 20 Min.
gehalten. Das Rühren wurde dann beendet und die Lösung wurde etwa 15 Min. absitzen gelassen, zu welchem Zeitpunkt die überstehende Flüssigkeit abgesaugt wurde.
c) Das Polymer, das nach Entfernung der überstehenden Flüssigkeit zurückblieb, wurde dann in 4,0 I der Salzlösung bei 100°C resuspendiert und 10 Min. lang gerührt. Die Lösung wurde dann 15 Min. lang absitzen gelassen, worauf die überstehende Flüssigkeit abgesaugt wurde. Das Verfahren wurde zwei weitere Male wiederholt unter Verwendung von 3,0 I der Salzlösung für die Resuspendierung.
d) Nach Entfernung der überstehenden Flüssigkeit nach der dritten Resuspendierung wurde das verbliebene Polymer wiederum in 15 I der Salzlösung bei 100°C resuspendiert und 5 Stunden lang gerührt unter langsamer Abkühlung auf 40°C. Die Lösung wurde dann ohne Rühren 5 Stunden lang aufbewahrt, wodurch sich ein dickes Gel bildete.
e} Unter Beibehaltung der Temperatur von 40°C wurde das Gel durch eins Reihe von Filtern filtriert; die eine Porosität von 50 μm, 25 μm, 10 μm, 5 μm, 1 μm und 0,5 μm hatten. Es wurden mindestens zwei einer jeden Filtergröße verwendet.
f) Das Material, das durch das letzte Filter gelangt war, wurde in einem Druckautokalven ( 12 psi.) 25 Min. lang auf 115°C erhitzt, danach langsam während etwa 30 Min. auf 99°C abgekühlt, aus dem Autoklaven entnommen und während einer Zeitspanne von 5 Stunden auf 40°C abgekühlt und dann 5 Stunden lang bei 40°C aufbewahrt unter Aufrechterhaltung von sterilen Bedingungen.
g) Unter Aufrechterhaltung der Sterilität wurde die Lösung durch ein 1,0 μm Filter geführt, in einem 10 l fassenden Behälter aufgefangen und unter Beibehaltung einer Temperatur von 40°C einer Vakuumbehandlung von 10 Stunden unterworfen, um jeglichen gelösten Stickstoff. zu entfernen. Die entgaste, sterile Lösung wurde dann aseptisch in Aufbewahrungsbehälter abgefüllt, die bei 0°C bis 4°C aufbewahrt wurden.
h) Das Verfahren wurde abgeschlossen durch aseptische Abgabe der aufbewahrten Lösung in Spritzen, die 20 Min. lang bei 121°C im Autoklaven behandelt wurden, auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 6°C pro Stunde abgekühlt wurden und dann 24 Stunden lang einer Druckbehandlung bei 20 psi. unterworfen wurden.

Das erhaltene Produkt bestand aus einer klaren, viskosen Lösung mit einer Null-Scher-Viskosität von 40 000 cps, einem mittleren Molekulargewicht von 409 800, einer HPMC-Konzentration von 2,32% und einem Brechungsindex von 1,333.

Die in Beispiel 1 hergestellte Lösung wurde biologisch wie auch an Tieren getestet. Eine Ermittlung einer einzelnen maximalen Dosis wurde im Falle des Kaninchen-Augenmodells durchgeführt, unter Ermittelung des intraokularen Druckes des endothelialen Zellenstatus und der allgemeinen Entzündlichkeit. Das Kaninchen-Augenmodell wird üblicherweise angewandt zur Bestimmung der endothelialen Zellen, des intraokularen Drucks und der Entzündungsempfindlichkeit gegenüber viskoelastischen Materialien, wie auch zur Durchführung von akuten endothelialen Zell-Toxititätsstudien. Andere Tests wurden durchgeführt, um die systemische Antigenität zu ermitteln, die Zytotoxizität, und die Reizbarkeit im Falle tierischer Modelle und die Fähigkeit zur Mutationsauslösung und der hämolytischen Aktivität in in-Vitromodellen. Die Ergebnisse sind im folgenden zusammengestellt:

Test	Ergebnis
Zytotoxizität, Agarose-Überzug	nicht-zytotoxisch
Zytotoxizität, MEM-Elution	nicht-zytotoxisch
Intraokulare Irritation beim Kaninchen mit Tonometrie und spekularer Photographie	nicht-reizend und nicht-toxisch
Mutagenizität, Ames lösliche Chemikalien	nicht-mutagenisch
Sensibilisierung (Maximierungsmethode), beim Meerschweinchen	nicht-sensibilisierend
Hämolyse, in-Vitro direkter Kontakt	nicht-hämolytisch
Systemische Antigenizität beim Meerschweinchen	nicht-antigenisch
Primäre Haut-Reizung beim Kaninchen	nicht-reizend
Akute orale Toxizität	nicht-toxisch
Akute intraperitoneale Toxizität bei Mäusen	nicht-toxisch

Aus diesen Studi en wurde geschlossen, dass die HPMC-Lösung nicht-toxisich ist, nicht-mutagenisch, nicht-antigenisch, nicht-hämolytisch, nicht-reizend, nichtentzündlich für okulare Gewebe und dass sie zu keinem gefährlichen, intraokularen Druckanstieg führt. Ferner hatte das Material keinen Effekt auf die Fähigkeit der Zellen einer normalen Mitose zu unterliegen und infolgedessen keinen Effekt auf das normale zellulare Wachstum hat. Intraokulare Druckerhöhungen bei Kaninchen, hervorgerufen von einer maximalen Dosis, waren vorübergehend und lagen in sämtlichen Fällen innerhalb des normalen Bereiches innerhalb einer 24 Stunden langen Periode. Endotheliale Zellen wurden nicht beeinflusst.
Obgleich die vorliegende Erfindung in beträchtlichem Detail unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Versionen und Verwendungen beschrieben wurde, sind andere Versionen und Verwendungen möglich. Obgleich die viskoelastische Lösung beispielsweise für ophthalmische. Anwendungen entwickelt wurde, kann sie im Falle anderer physiologischer Anwendungen eingesetzt werden, wie zum Einschmieren von Knochenverbindungen (Kniee, Hüften usw.) zur Verhinderung einer Gewebeadhäsion nach Durchführung chirurgischer Verfahren oder als Träger für Ernährungsprodukte oder Kosmetika. Auch kann die Viskosität der Lösungen verändert werden durch Auswahl von Ausgangsmaterialien von unterschiedlichem Molekulargewicht oder durch Vermischen der Materialien in unterschiedlichen Proportionen oder durch Verwendung höherer Konzentrationen an den Ausgangsmaterialien. Während eine besondere Mischung von HPMC-Materialien offenbart wurde, kann die ausgewählte Kombination und können die Konzentrationen von den erwünschten Eigenschaften des Endproduktes abhängen. lnfolgedessen können verschiedene unterschiedliche HPMC-Produkte verwendet werden. Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass zwei unterschiedliche Materialien verwendet werden. Ein HPMC-Material kann, wie oben beschrieben, verarbeitet werden oder es kann eine Mischung von mehr als zwei Materialien verwendet werden. Zusätzlich können verschiedene Salze und Puffer für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden und andere Materialien können den Lösungen für spezielle Zwecke zugegeben werden. Weiterhin wird ein Fachmann erkennen, dass eine unterschiedliche Kombination von Filtern dazu verwendet werden kann, um Gewebstrümmer zu entfernen und je nach den Dimensionen und nach der Natur der Gewebstrümmer in der Zusammensetzung kann ein Filter jeder Größe oder können mehrere Filter jeder Größe verwendet werden. Weiterhin kann die Reihenfolge, in der die verschiedenen Bearbeitungsstufen durchgeführt werden, verändert werden.

Claims

Viskoelastische Lösung für physiologische Anwendungen, die Hydroxypropylmethylcellulose in einer physiologischen Salzlösung enthält, bei der es sich um eine von schädlichem teilchenförmigem Material freie Hydroxypropylmethylcelluloselösung handelt, eine Nullscherviskosität von mehr als 15.000 cP und ein durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als 250.000 Dalton aufweist und pyrogenfrei und insbesondere bei Injektion einer therapeutisch wirksamen Menge der viskoelastischen Lösung in ein menschliches Auge nichttoxisch ist.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1, die von Gelen mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 μm frei ist.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1, in der die Hydroxypropylmethylcellulose in einer Konzentration von 2,0 bis 2,5% vorliegt.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1 mit einer Viskosität von 15.000 cP bis 40.000 cP.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1 mit einer Viskosität von 25.000 cP bis 40.000 cP.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1, in der das durchschnittliche Molekulargewicht der Hydroxypropylmethylcellulose im Bereich von 250.000 Dalton bis 420.000 Dalton liegt.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1, in der das durchschnittliche Molekulargewicht der Hydroxypropylmethylcellulose größer als 375.000 Dalton, aber kleiner als 420.000 Dalton ist.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 1, hergestellt aus einer Mischung aus einer ersten Hydroxypropylmethylcellulose mit einem ersten Molekulargewicht und einer zweiten Hydroxypropylmethylcellulose mit einem zweiten Molekulargewicht, das größer ist als das erste Molekulargewicht, wobei die Mischung zu der viskoelastischen Lösung verarbeitet wird.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 8, bei der die Verarbeitung der Mischung durch Filtrieren, Wiederauflösen und Entfernen von niedermolekularem Material, Zwischenautoklavieren und Entfernen von gelösten Gasen erfolgt.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 9, bei der die darin enthaltene Hydroxypropylmethylcellulose nach der Verarbeitung ein durchschnittliches Molekulargewicht aufweist, das größer als das durchschnittliche Molekulargewicht der ersten Hydroxypropylmethylcellulose oder der zweiten Hydroxypropylmethylcellulose ist.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 8, bei der die erste Hydroxypropylmethylcellulose ein durchschnittliches Molekulargewicht von 85.000 Dalton und die zweite Hydroxypropylmethylcellulose ein durchschnittliches Molekulargewicht von 220.000 Dalton aufweist.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 10, bei der das durchschnittliche Molekulargewicht der Hydroxypropylmethylcellulose nach der Verarbeitung größer als 375.000 Dalton, aber kleiner als 420.000 Dalton ist.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 8 mit einer Hydroxypropylmethylcellulose-Konzentration von 2,3%.
Viskoelastische Lösung nach Anspruch 7, bei der die Hydroxypropylmethylcellulose ein durchschnittliches Molekulargewicht von 410.000 Dalton aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer viskoelastischen Lösung von Hydroxypropylmethylcellulose in einer physiologischen Salzlösung, die von schädlichem teilchenförmigem Material frei und pyrogenfrei und bei Injektion einer therapeutisch wirksamen Menge der viskoelastischen Lösung in ein menschliches Auge nichttoxisch ist, bei dem man: (a) die Hydroxypropylmethylcellulose in, der Salzlösung dispergiert, wobei man eine Suspension erhält, (b) die Suspension aus Schritt (a) auf etwa 95°C erhitzt, jegliches ungelöstes Material absetzen läßt und die über dem ungelösten Material überstehende Flüssigkeit verwirft, (c) das ungelöste Material resuspendiert, wobei man eine zweite Suspension von Hydroxypropylmethylcellulose erhält, und die zweite Suspension erhitzt, wobei man ein dickes Gel erhält, (d) das Gel durch eine Reihe von Filtern filtriert, wobei man eine reine Lösung erhält, (e) die reine Lösung autoklaviert, (f) die autoklavierte reine Lösung abkühlt und die abgekühlte Lösung filtriert und (g) die filtrierte abgekühlte Lösung entgast.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem zu der Reihe von Filtern in Schritt (d) ein letztes Filter mit 0,5 μm großen Öffnungen gehört.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die physiologische Salzlösung einen pH-Wert von 8,7 aufweist und NaCl, KCl, CaCl₂· 2H₂0, MgCl · 6H₂0, NaC₂H₃O₂ · 3H₂O und Na₃C₆HO₇ · 2H₂0 enthält .
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem es sich bei der in der . wäßrigen Salzlösung dispergierten Hydroxypropylmethylcellulose um eine Mischung aus einer ersten Hydroxypropylmethylcellulose mit einem ersten Molekulargewicht und einer zweiten Hydroxypropylmethylcellulose mit einem zweiten Molekulargewicht, das größer ist als das erste Mölekulargewicht, handelt.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die erste Hydroxypropylmethylcellulose ein Molekulargewicht von etwa 85.000 Dalton und die zweite Hydroxypropylmethylcellulose ein Molekulargewicht von etwa 220.000 Dalton aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Gewicht der ersten Hydroxypropylmethylcellulose in der Suspension etwa so groß wie das Gewicht der zweiten Hydroxypropylmethylcellulose ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Hydroxypropylmethylcellulose in der Suspension in einer Menge von 3 Gew.-% vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Konzentration der Hydroxypropylmethylcellulose in der entgasten Lösung 2,0 bis 2,5% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Konzentration der Hydroxypropylmethylcellulose in der entgasten Lösung 2,3% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Viskosität der entgasten Lösung im Bereich von 15.000 cP bis 40.000 cP liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Viskosität der entgasten Lösung 40.000 cP beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15,. bei dem das Molekulargewicht der Hydroxypropylmethylcellulose in der entgasten Lösung größer als 375,000 Dalton, aber kleiner als 420.000 Dalton ist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Molekulargewicht der Hydroxypropylmethylcellulose in der entgasten Lösung 410.000 Dalton beträgt.
Viskoelastische Zusammensetzung für physiologische Anwendungen einschließlich Injektion in ein menschliches Auge; Schmierung von Knochengelenken, Verhinderung von Gewebsadhäsionen nach chirurgischen Eingriffen oder als Träger für Ernährungsprodukte oder Kosmetika, enthaltend Hydroxypropylmethylcellulose in einer physiologischen Salzlösung, wobei die Hydroxypropylmethylcellulose ein durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als
040 Dalton, aber weniger als 420.000 Dalton aufweist und in einer Konzentration von 2,0 bis 2,5% vorliegt und die Zusammensetzung eine Viskosität von 25.000 cP bis 40.000 cP aufweist, von schädlichem teilchenförmigem Material frei und pyrogenfrei und nichttoxisch ist.
Viskoelastische Zusammensetzung nach Anspruch 28, die von Gelen mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 μm frei ist.
Viskoelastische Zusammensetzung nach Anspruch 28, bei der die Konzentration der Hydroxypropylmethylcellulose 2,3%, das durchschnittliche Molekulargewicht der Hydroxypropylmethylcellulose 409,800 Dalton und die Viskosität der Zusammensetzung 40,000c P betragen.